DE102013201906A1 - High pressure pump with integrated differential pressure valve - Google Patents
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Abstract
Ein Gehäuse (30) für eine Hochdruckpumpe (12) zum Fördern von Kraftstoff umfasst einen Pumpenraum (28) im Inneren des Gehäuses (30), in dem der Kraftstoff verdichtet wird, und ein Differenzdruckventil (26) mit einem Kolben (48), der in einem Ventilträger des Differenzdruckventils (26) aufgenommen ist. Das Differenzdruckventil (26) ist dazu ausgeführt, einen Ventileingang (34) mit einem Ventilausgang (38) zu verbinden, wenn der Kolben (48) mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt ist. Der Ventilträger ist als Bohrung (32) im Gehäuse (30) ausgeführt.A housing (30) for a high-pressure pump (12) for delivering fuel comprises a pump chamber (28) inside the housing (30), in which the fuel is compressed, and a differential pressure valve (26) with a piston (48) which is received in a valve carrier of the differential pressure valve (26). The differential pressure valve (26) is designed to connect a valve inlet (34) to a valve outlet (38) when the piston (48) is subjected to a predetermined pressure. The valve carrier is designed as a bore (32) in the housing (30).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Hochdruckpumpe, eine Hochdruckpumpe und ein Kraftstofffördersystem.The invention relates to a housing for a high pressure pump, a high pressure pump and a fuel delivery system.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Diesel-Hochdruckpumpen, die Common-Rail-Einspritzsysteme mit Kraftstoff unter hohem Druck versorgen, umfassen ein Überström- bzw. Differenzdruckventil, das in das Gehäuse der Hochdruckpumpe eingeschraubt ist. High-pressure diesel pumps, which supply high-pressure fuel to common-rail injection systems, include an overflow or differential pressure valve that is threaded into the housing of the high-pressure pump.
Ein derartiges Differenzdruckventil ist in der Regel in das Gehäuse eingeschraubt und stellt eine Verbindung zwischen dem Niederdruckkreis der Hochdruckpumpe und einem Pumpenrücklauf bereit. Das Differenzdruckventil dient dazu, den Pumpeninnenraum zum Pumpenrücklauf auf ein bestimmtes Druckniveau zu begrenzen und eine Übermenge in den Pumpenrücklauf bzw. in einen Tank zu leiten. Das Differenzdruckventil sorgt für einen definierten Innenraumdruck und kann hiermit die Zwangsschmierung der Lagerstellen und den Fülldruck sicherstellen. Such a differential pressure valve is usually screwed into the housing and provides a connection between the low pressure circuit of the high pressure pump and a pump return. The differential pressure valve is used to limit the pump interior to the pump return to a certain pressure level and to lead an excess quantity in the pump return or in a tank. The differential pressure valve ensures a defined interior pressure and can thus ensure the forced lubrication of the bearings and the filling pressure.
Ein Differenzdruckventil umfasst beispielsweise einen Ventilträger, der als Hülse ausgeführt ist, sowie einen Kolben, eine Druckfeder und einen Stopfen, die in der Hülse aufgenommen sind. Der federgelagerte Kolben bewegt sich hierbei in der Hülse und begrenzt über seine Steuerkante und den Ablaufbohrungen im Ventilträger den Pumpeninnenraumdruck. A differential pressure valve comprises, for example, a valve carrier, which is designed as a sleeve, and a piston, a compression spring and a plug, which are accommodated in the sleeve. The spring-loaded piston moves in the sleeve and limits the pump interior pressure via its control edge and the drain holes in the valve carrier.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Aufbau einer Hochdruckpumpe mit Differenzdruckventil zu vereinfachen.It is an object of the invention to simplify the construction of a high pressure pump with differential pressure valve.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Metall gefertigt sein, beispielsweise aus einem gegossenen Rohling, der nachbearbeitet wird.One aspect of the invention relates to a housing for a high pressure pump for delivering fuel. The housing may be made of metal, for example, for example, from a cast blank, which is reworked.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse einen Pumpenraum im Inneren des Gehäuses, in dem der Kraftstoff verdichtet wird und ein Differenzdruckventil mit einem Kolben, der in einem Ventilträger des Differenzdruckventils aufgenommen ist. Das Differenzdruckventil ist dazu ausgeführt, einen Ventileingang mit einem Ventilausgang zu verbinden, wenn der Kolben mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt ist. Der Ventilausgang ist in der Regel mit einer Rücklaufleitung in Richtung eines Tanks verbunden. Der Ventileingang ist in der Regel mit dem Pumpenraum verbunden, beispielsweise über eine weitere Bohrung im Gehäuse. Auf diese Weise kann bei einem entsprechend hohen Innendruck im Pumpenraum das Differenzdruckventil öffnen und den Innendruck ausgleichen. Das Differenzdruckventil kann beispielsweise ein Überdruckventil sein.According to one embodiment of the invention, the housing comprises a pump space inside the housing in which the fuel is compressed and a differential pressure valve with a piston which is accommodated in a valve carrier of the differential pressure valve. The differential pressure valve is adapted to connect a valve inlet to a valve outlet when the piston is pressurized to a predetermined pressure. The valve outlet is usually connected to a return line in the direction of a tank. The valve inlet is usually connected to the pump chamber, for example via a further bore in the housing. In this way, open at a correspondingly high internal pressure in the pump chamber, the differential pressure valve and compensate for the internal pressure. The differential pressure valve may be, for example, a pressure relief valve.
Der Ventilträger ist als Bohrung im Gehäuse ausgeführt. Auf diese Weise können ein kostenintensiver gesonderter Ventilträger (beispielsweise in der Form einer Metallhülse), ein Verschlussstopfen, ein Sicherungsblech und eine Anschlagscheibe entfallen. Außerdem lässt sich zusätzlich der Bearbeitungsaufwand des Pumpengehäuses reduzieren.The valve carrier is designed as a bore in the housing. In this way, a costly separate valve carrier (for example in the form of a metal sleeve), a sealing plug, a locking plate and a stop disc can be omitted. In addition, the processing cost of the pump housing can be additionally reduced.
Es ist zu verstehen, dass eine Bohrung ein Loch im Gehäuse mit im Wesentlichen kreisförmigem Querschnitt sein kann. Beispielsweise kann die Bohrung bereits beim Gießen des Gehäuses vorgesehen sein. Auch kann die Bohrung durch zerspanendes Bearbeiten des Gehäuses geschaffen werden.It should be understood that a bore may be a hole in the housing of substantially circular cross-section. For example, the hole may already be provided during the casting of the housing. Also, the bore can be created by machining the housing.
In jedem Fall kann der Ventilträger aus dem Material des Gehäuses gebildet sein, d.h. der Kolben ist direkt im Gehäuse aufgenommen bzw. direkt in der Bohrung geführt. In any case, the valve carrier may be formed of the material of the housing, i. the piston is received directly in the housing or guided directly in the bore.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse wenigstens eine Verbindungsbohrung auf, die den Ventileingang mit dem Ventilausgang verbindet. Die Verbindungsbohrung kann (im Wesentlichen) parallel zur Ventilträgerbohrung verlaufen. In einer geschlossenen Stellung kann der Kolben die Verbindungsbohrung verschließen, so dass kein Kraftstoff aus dem Ventileingang in den Ventilausgang gelangen kann. In einer geöffneten Stellung kann der Kolben die Verbindungsbohrung freigeben.According to one embodiment of the invention, the housing has at least one connection bore which connects the valve inlet to the valve outlet. The connection bore may be (substantially) parallel to the valve support bore. In a closed position, the piston can close the communication bore so that no fuel can get out of the valve port into the valve port. In an open position, the piston can release the connection bore.
Das Gehäuse kann eine Mehrzahl von Verbindungsbohrungen aufweisen, die um die Ventilträgerbohrung angeordnet sind.The housing may have a plurality of connection bores arranged around the valve support bore.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindungsbohrung über eine Rücklaufbohrung mit der Ventilträgerbohrung verbunden. Die Verbindungsbohrung muss nicht direkt mit der Ventilträgerbohrung verbunden sein, sondern kann über eine weitere Bohrung und/oder Nut mit der Ventilträgerbohrung verbunden sein.According to one embodiment of the invention, the connection bore is connected via a return bore to the valve carrier bore. The connection bore need not be connected directly to the valve carrier bore, but may be connected via a further bore and / or groove with the valve carrier bore.
Die Rücklaufbohrung kann beispielsweise ein Flanschlagerrücklauf oder ein Gehäuselagerrücklauf sein. Die Rücklaufbohrung kann schräg oder im Wesentlichen orthogonal zur Ventilträgerbohrung verlaufen und/oder die Ventilträgerbohrung durchstoßen, so dass mehrere Verbindungsbohrungen gleichzeitig mit der Ventilträgerbohrung verbunden werden.The return bore, for example, a flange bearing return or a housing bearing return be. The return bore may be oblique or substantially orthogonal to the valve support bore and / or may pierce the valve support bore such that a plurality of connection bores are simultaneously connected to the valve support bore.
Eine Steuerkante des Differenzdruckventils kann ein Teil einer Öffnung in der Wand der Ventilträgerbohrung sein, die in einer geschlossenen Stellung des Kolbens durch den Kolben verschlossen ist und in einer (vollständig) geöffneten Stellung des Kolbens freigegeben ist. Die Öffnungsfläche der Öffnung in einer Zwischenstellung des Kolbens zwischen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung kann durch die Form der Steuerkante (die beispielsweise ein Rand bzw. Kante der Öffnung ist) eingestellt bzw. gesteuert werden.A control edge of the differential pressure valve may be part of an opening in the wall of the valve support bore which is closed by the piston in a closed position of the piston and is released in a (fully) open position of the piston. The opening area of the opening in an intermediate position of the piston between the closed position and the open position may be adjusted by the shape of the control edge (which is, for example, an edge of the opening).
Beispielsweise kann eine Rücklaufbohrung, die durch die Ventilträgerbohrung verläuft, diese Öffnung bereitstellen.For example, a return bore extending through the valve support bore may provide this opening.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerkante des Differenzdruckventils durch einen Hinterschnitt in der Ventilträgerbohrung gebildet. Der Hinterschnitt kann eine Verbindung zu der oder den Verbindungsbohrungen bereitstellen. Ein Hinterschnitt kann ein Abschnitt in der Ventilträgerbohrung sein, der einen größeren Durchmesser aufweist als ein Außendurchmesser des Kolbens.According to one embodiment of the invention, the control edge of the differential pressure valve is formed by an undercut in the valve carrier bore. The undercut may provide a connection to the connection hole (s). An undercut may be a portion in the valve support bore that has a larger diameter than an outer diameter of the piston.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Hinterschnitt eine Ringnut, die die Ventilträgerbohrung zumindest abschnittsweise umgibt. Die Steuerkante kann mit einem Hinterschnitt bzw. Hinterstich, beispielsweise in der Form einer Nut um die Kolbenbohrung, ausgeführt sein, mit der eine Kennlinie des Differenzdruckventils gezielt verändert werden kann. Die Steuerkante bzw. der Hinterschnitt wird direkt im Gehäuse gefertigt.According to one embodiment of the invention, the undercut comprises an annular groove which surrounds the valve support bore at least in sections. The control edge can be executed with an undercut or undercut, for example in the form of a groove around the piston bore, with which a characteristic curve of the differential pressure valve can be selectively changed. The control edge or the undercut is made directly in the housing.
Die Ringnut kann eine schräg zur Ventilträgerbohrung verlaufende Seitenwand aufweisen. Die Ringnut kann in Umfangsrichtung um die Ventilträgerbohrung segmentiert sein. Die Ringnut kann schräg zur Ventilträgerbohrung verlaufen. Die Form der Kennlinie kann durch Variation der Nuttiefe, der Nutgeometrie und/oder der Umfangsgeometrie beeinflusst werden.The annular groove may have an obliquely to the valve carrier bore extending side wall. The annular groove may be segmented circumferentially around the valve carrier bore. The annular groove can run obliquely to the valve carrier bore. The shape of the characteristic can be influenced by varying the groove depth, the groove geometry and / or the circumferential geometry.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Ventilausgang als Bohrung ausgebildet, die koaxial zu der Bohrung mit dem Ventilträger ausgeführt ist. Diese Bohrung kann ein Rücklaufstutzen sein, in den eine Leitung mit einem Anschlussstutzen aufgenommen werden kann.According to one embodiment of the invention, the valve outlet is formed as a bore which is designed coaxially with the bore to the valve carrier. This hole can be a return pipe, in which a pipe can be accommodated with a connecting piece.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse weiter eine Feder und einen Federteller, wobei die Feder an einem Ende an dem Ventilkolben und auf einer anderen Seite an dem Federteller abgestützt ist. Die Feder dient dazu, den Kolben gegen den Kraftstoffdruck in Richtung des Ventileingangs zu bewegen, so dass der Kolben bei zu niedrigem Druck die Steuerkante und damit auch die Verbindungsbohrung zum Ventilausgang abdeckt. Mittels der Federkennlinie kann eine Kennlinienformung für den Pumpeninnenraumdruck angepasst werden.According to one embodiment of the invention, the housing further comprises a spring and a spring plate, wherein the spring is supported at one end on the valve piston and on another side on the spring plate. The spring serves to move the piston against the fuel pressure in the direction of the valve inlet, so that the piston covers the control edge and thus the connection bore to the valve outlet at too low pressure. By means of the spring characteristic, a characteristic curve for the pump interior pressure can be adapted.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Federteller am Ende einer Bohrung für den Ventilausgang (beispielsweise im Rücklaufstutzen) aufgenommen. Der Federteller, der scheibenförmig ausgeführt sein kann, verschließt dabei den Federraum vor dem Ventilausgang. Da die Bohrung für den Ventilausgang in der Regel einen größeren Durchmesser als die Ventilträgerbohrung aufweist, ist auf diese Weise eine Auflagefläche gebildet, auf der der Federteller abgelegt ist.According to one embodiment of the invention, the spring plate is received at the end of a bore for the valve outlet (for example, in the return pipe). The spring plate, which may be disc-shaped, thereby closes the spring chamber in front of the valve outlet. Since the bore for the valve outlet generally has a larger diameter than the valve carrier bore, a support surface is formed in this way, on which the spring plate is stored.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Federteller durch einen im Ventilausgang aufgenommenen Anschlussstutzen auf die Ventilträgerbohrung geklemmt. Ein Toleranzvorteil kann sich durch das Klemmen des Federtellers durch den Niederdruck-Anschlussstutzen auf die zur Kolbenführung rechtwinklige Auflagefläche ergeben, da die Bearbeitung in einer Spannlage erfolgt.According to one embodiment of the invention, the spring plate is clamped by a recorded in the valve outlet spigot on the valve carrier bore. A tolerance advantage can result from the clamping of the spring plate by the low-pressure connection piece to the support surface perpendicular to the piston guide, since the machining takes place in a clamping position.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Federteller eine Drosselöffnung auf, die den Ventilausgang mit einem Federraum verbindet. Auch der Kolben kann eine Drosselöffnung aufweisen, die den Federraum mit dem Ventileingang verbindet. Die beiden Drosselöffnungen können axial zur Ventilträgerbohrung verlaufen.According to one embodiment of the invention, the spring plate has a throttle opening which connects the valve outlet with a spring chamber. Also, the piston may have a throttle opening which connects the spring chamber with the valve inlet. The two throttle openings may extend axially to the valve carrier bore.
Weiter kann der Federteller Löcher, beispielsweise in Umfangsrichtung verlaufende Langlöcher, aufweisen, die eine Verbindung zwischen dem Ventileingang und der oder den Verbindungsbohrungen bereitstellen.Further, the spring plate holes, for example, in the circumferential direction extending slots, which provide a connection between the valve inlet and the or the connecting holes.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kolben als Hohlzylinder mit einer Mittelwand ausgeführt. In der Mittelwand kann sich eine Drosselöffnung befinden. Durch einen beidseitig hohlen Kolben kann sich eine Gewichtseinsparung um ca. 70% ergeben. Ein mittiger Kraftangriff (der Feder an der Mittelwand) kann die Schiefstellung des Kolbens reduzieren und kann zu einer gleichmäßigen Bewegung des Kolbens führen. Auch kann die Baulänge des Differenzdruckventils um ca. 25% oder mehr reduziert werden.According to one embodiment of the invention, the piston is designed as a hollow cylinder with a center wall. In the middle wall may be located a throttle opening. A hollow piston on both sides can result in a weight saving of approx. 70%. A central force application (the spring on the center wall) can reduce the misalignment of the piston and can result in smooth movement of the piston. Also, the length of the differential pressure valve can be reduced by about 25% or more.
Ein weiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe mit einem Gehäuse, so wie es obenstehend und untenstehend beschrieben ist. Neben dem Differenzdruckventil kann das Gehäuse noch weitere Komponenten der Hochdruckpumpe, wie etwa weitere Ventile, Anschlüsse, Pumpkolben usw. aufnehmen.A further aspect of the invention relates to a high-pressure pump with a housing, as described above and below. In addition to the differential pressure valve can Housing still other components of the high-pressure pump, such as other valves, connections, pump piston, etc. record.
Ein weiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftstofffördersystem für ein Fahrzeug, beispielsweise einen Pkw, Lkw oder Bus.A further aspect of the invention relates to a fuel delivery system for a vehicle, such as a car, truck or bus.
Das Kraftstofffördersystem umfasst einen Tank, eine Hochdruckpumpe, so wie sie obenstehend und untenstehend beschrieben ist, und ein Common-Rail-Einspritzsystem (das auch Speichereinspritzsystem genannt wird). Die Hochdruckpumpe ist dazu ausgeführt, Kraftstoff aus dem Tank zu fördern und dem Common-Rail-Einspritzsystem verdichtet zuzuführen. Das Differenzdruckventil der Hochdruckpumpe kann dabei überschüssigen Kraftstoff in den Tank zurück leiten.The fuel delivery system includes a tank, a high pressure pump as described above and below, and a common rail injection system (also called a storage injection system). The high-pressure pump is designed to deliver fuel from the tank and fed to the common-rail injection system compressed. The differential pressure valve of the high pressure pump can redirect excess fuel into the tank.
Zusammenfassend wird das Differenzdruckventil vollständig in das Gehäuse integriert. Die Funktionen des Differenzdruckventils, wie etwa Kolbenführung, eine Ventilsteuerkante und/oder eine Niederdruckführung, werden durch das Pumpengehäuse direkt umgesetzt. Ein gedämpfter Federraum kann trotzdem erhalten bleiben.In summary, the differential pressure valve is fully integrated into the housing. The functions of the differential pressure valve, such as piston guide, a valve control edge and / or a low pressure guide are directly implemented by the pump housing. A damped spring chamber can still be preserved.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Basically, identical or similar parts are provided with the same reference numerals.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsbeispielenDetailed description of embodiments
Die Hochdruckpumpe
Das Kraftstoffverteilungssystem
Das Differenzdruckventil
Das Differenzdruckventil
Auf einem weiteren Absatz
In der Bohrung
Das Gehäuse
Wie in den
Bei der in den
In der geschlossenen Stellung verschließt der Ventilkolben
Die Öffnungen
In der
In der
In der
Bei der in den
Analog den Öffnungen
Die Steuerkante
Dies ist schematisch in der
In den
Eine Ringnut
Eine Ringnut
Ein Hinterschnitt
Eine Ringnut
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
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Legal Events
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